Suptilnosti ugradnje termometra u destilacijsku kocku
Termometar u kocki trebao bi pružiti najpouzdanije informacije za ispravnu procjenu napretka procesa destilacije. Istodobno, glavno pitanje nije gdje staviti termometar, već zašto ga uopće staviti? Što želimo vidjeti ili izračunati prema njegovim očitanjima? Ako riješite ova pitanja, ostatak će postati očigledan..
Počnimo s nekoliko jednostavnih pitanja. Prva od njih: koja je snaga glavnine u kocki? Da biste odgovorili, dovoljno je znati vrelište glavnine u trenutnom trenutku..
Legenda:
- T1 je temperatura nepomičnog tereta;
- T2 je temperatura pare;
- T3 - temperatura pare na ulazu u kolonu.
Sve zbunjuje netočan izraz - "kubna temperatura". Moguće je izravno izmjeriti temperaturu T1 u zoni tekućine ili temperaturu pare T2. Čini se da je u oba slučaja to "kubna temperatura", ali nije. Ako izmjerimo temperaturu tekućine T1, tada je dobivamo. No, saznavši temperaturu pare T2, u budućnosti možemo samo pretpostaviti da je ona jednaka T1.
U trenutku odvajanja pare od površine ključanja, T1 = T2. Ali svaki čas para gubi temperaturu. Na izlazu iz kocke u kolonu, puno je hladnije od kipuće glavnine.
Stupanj hlađenja alkoholne pare ovisi o gubitku topline kroz bočne stijenke i poklopac kocke. Također, relativno hladan refluks koji se slije iz kolone daje značajan doprinos. Kolika je ova pogreška? Izmjerena temperatura pare može se kretati od temperature isparavanja do temperature kondenzacije.
Širina ovog hodnika može se jasno vidjeti uz pomoć dobro poznate "ribe".
Pretpostavimo da 25% -tna otopina alkohola kipi u kocki. Penjajući se uz strelicu 1 do presjeka s grafom točke vrelišta tekućine (crvena krivulja), zatim je okrećemo duž strelice 2 i određujemo točku vrenja (isparavanje) - 87 stupnjeva. Prolazeći uz strelice duž rute 1-3-4-5, određujemo temperaturu kondenzacije nastale pare u ovom slučaju - 80,5 stupnjeva. To znači da će temperaturna sonda koja strši negdje u zoni pare pokazivati temperaturu od 80,5 do 87 stupnjeva.
Što je šipka za mjerenje duža i bliža površini ključanja, to će se manje ohlađena para susresti i što je očitanje termometra bliže 87 stupnjeva, i obrnuto, to će kraća i bliža tekućici, kao i kocki, biti bliža i bliža poklopca, mjerna šipka je bliža što će se njezino očitanje približiti 80,5 stupnjeva. Ako je termometar i dalje umetnut u debelu čahuru zavarenu na poklopac, čahura će poput velikog radijatora uklanjati toplinu, a očitanja termometra postat će još nepredvidljivija..
Pogreška mjerenja postat će zanemariva ako u kocki zakuhate tekućinu blisku po sastavu čistom alkoholu ili vodi. U tom će slučaju razlika između temperature kondenzacije i temperature isparavanja težiti nuli, zajedno s mogućom pogreškom mjerenja. Ali ovdje je loša sreća - ovaj asortiman destilarima nije zanimljiv.
Maksimalna razlika i moguća pogreška pada na područje destilacije - 93-98 stupnjeva, a pogreška može biti i do 12 stupnjeva.
Ovo je hodnik u kojem će, ovisno o gubitku topline, temperatura pare biti, odnosno najveća vrijednost pogreške. Zapravo se to ne događa. Što su kocka i njezin poklopac bolje izolirani, gubici topline su manji, a vrijednost T2 bliža je T1.
No tu je i pogreška ... Pretpostavimo da je termometar u zoni pare pokazao 98 stupnjeva, zaustavili smo uzorkovanje misleći da je u kocki bilo samo 2% alkohola. Zapravo, temperatura rasute mase bila je 97 stupnjeva, a udio alkohola oko 1,3%. S kubnom masom od 30 litara, ovo je 400 grama izgubljenog 96% alkohola ili 2 boce votke. Prijevremeni prijelaz na "repove" otpisao je otprilike istu količinu za ponovljeno ispravljanje. To je zato što vrh termometra nije bio u zoni tekućine i s pogreškom od samo 1 stupanj. Ako je kocka slabo izolirana, ubod je daleko od površine glavnine i pogreška je mnogo veća?
Određivanje mase zapremnine od temperature pare ima nesigurnost, maksimalna vrijednost pogreške je neprihvatljiva, jer će gubici alkohola biti vrlo veliki.
Znajući točnu vrijednost temperature rasute mase, moguće je utvrditi trenutnu jakost i sadržaj alkohola u parama na ulazu u kolonu. Imajući čvrstoću proizvoda na izlazu, realno je procijeniti s koliko faza odvajanja (teoretskih ploča) kolona trenutno radi.
Ovo je vrlo važna i potrebna temperatura, jedina od svih, čija se apsolutna vrijednost mora odrediti s maksimalnom točnošću..
Donja temperatura je temperatura mase (tekućine), mora se izmjeriti izravno bez posredovanja pare, spuštanjem termometra u zonu tekućine.
Doista, kakve koristi možete očekivati od posrednika, osim oštećenih informacija?
Kako odabrati destilacijski termometar
Bilo koji termometar ima klasu točnosti. Ovo je važan parametar na koji treba obratiti pažnju. Često beskrupulozni proizvođači dovršavaju kocke koje se prodaju bimetalnim termometrima klase točnosti 2,5. To znači da će pri mjerenju temperature maksimalna pogreška iznositi 2,5% maksimalne vrijednosti na skali termometra..
Ako je vrijednost 120 stupnjeva, tada pogreška može biti do 3 stupnja. Primjerice, ako ćemo odrezati "repove" na temperaturi od 94 stupnja i napokon tu temperaturu ugledati na termometru, tada bi zapravo stvarna temperatura mogla biti od 91 do 97 stupnjeva. A to je dodatak utjecaju ostalih gore spomenutih čimbenika..
S razredom točnosti 1,5, najveća pogreška bila bi 1,8 stupnjeva. S istim razredom točnosti, termometar s nižom maksimalnom vrijednošću izmjerene temperature bit će precizniji.
Elektronički termometri u pravilu daju višu klasu točnosti. Čak i kućni termometar za kuhinju ima točnost od plus ili minus 1 stupanj na skali od 0,1 stupnja, ali to nije tako jednostavno. Apsolutna točnost i razlučivost mjerenja temperature dvije su različite stvari. Takvi se termometri opravdano koriste u stupcima, gdje nije važna sama temperatura, već njezina promjena. Tu ulogu igra 0,1 stupanj. Prilikom mjerenja kubne temperature sigurno će dati točniju temperaturu od bimetalnog termometra, ali ne biste trebali očekivati čuda.
Za preciznije mjerenje temperature mirne mase koriste se elektronički termometri tipa T-0,36-DS-A s vanjskim temperaturnim senzorom, čija su razlučivost i točnost mjerenja 0,1 stupanj. Istina, raspon mjerenja je skromniji: od -55 do 125 stupnjeva, ali za destilaciju je sasvim u redu. Postoji i nedostatak - toplotni senzor DS18B20 zahtijeva da se čahura stavi u kocku.
Najjednostavnija i najpristupačnija opcija za postavljanje temperaturnog senzora je u čahuru grijaćeg elementa. Prilikom ugradnje dovoljno ga je saviti nekoliko centimetara u stranu i prema gore od grijaćih elemenata.
Ako se donese odluka o ugradnji čahure, potrebno je poštivati jednostavne zahtjeve: ubod osjetnika temperature trebao bi biti na određenoj udaljenosti od grijaćeg elementa, dna i zidova posude. Barem par centimetara. Ali ne trebate se ni zanositi, rukav ne smije ometati instalaciju dodatne opreme, na primjer lažnog dna. Također, rukav ne smije biti masivan, jer to ne pridonosi točnosti mjerenja. Dobro je ako se unutarnji promjer čahure približi promjeru temperaturnog osjetnika, potiče se upotreba termalne paste.
nalazi
- Donji termometar smije se nalaziti samo u području tekućine.
- Pri odabiru termometra morate obratiti pažnju na klasu točnosti, raspon mjerenja i razlučivost..
Autor članka IgorGor.